课时跟踪检测（十六） 常见传感器的工作原理

课时跟踪检测（十六）常见传感器的工作原理A组—重基础·体现综合1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量解析：选C传感器工作的一般流程为非电学量eq\o(→,\s\up7(被),\s\do5())敏感元件eq\o(→,\s\up7(感知，然后通过),\s\do5())转换元件eq\o(→,\s\up7(转换成电信号，再通过),\s\do5())转换电路电学量，因此A、B、D错误，C正确。2．如图所示器具均应用了传感器，下列说法正确的是()A．话筒应用了热传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电子秤所使用的测力装置是光敏电阻传感器C．烟雾散射火灾报警器应用了声传感器D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断解析：选D话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；电子秤所使用的测力装置是压力传感器，故B错误；烟雾散射火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的，所以该报警器利用的传感器是光传感器，故C错误；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断，故D正确。3.(多选)传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动电极时，可使电极产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么()A．当F向上压可动电极时，电容将减小B．当F向上压可动电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化解析：选BC当F向上压可动电极时，两电极间距离减小，电容增大，选项A错误，B正确。当电流计有示数时，说明电容器所带电荷量发生了变化，又U不变，由Q＝CU知，电容器的电容发生了变化，则压力F发生了变化，选项C正确，D错误。4．(多选)如图所示电路，理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1，电流表、电压表均为理想交流电表，R是光敏电阻(其阻值随照射光强度增大而减小)，原线圈接入电压随时间按u＝220eq\r(2)sin100πtV变化的交流电，下列说法正确的是()A．交流电的频率为100HzB．电压表的示数为110VC．照射R的光强度增大时，电流表的示数变大D．照射R的光强度增大时，电压表示数变大，灯泡变得更亮解析：选BC原线圈接入u＝220eq\r(2)sin100πtV的交流电压，T＝0.02s，所以频率为f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A错误；交流电的有效值为U1＝220V，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，则U2＝110V，故B正确；R阻值随光强度增大而减小，根据I2＝eq\f(U2,R＋RD)知，副线圈电流增大，副线圈输出功率增大，即灯泡变得更亮，因为理想变压器输入功率等于输出功率，所以原线圈输入功率增大，原线圈电流增大，所以电流表的示数增大，但是电压表示数不变，故C正确，D错误。5.(多选)利用如图所示的方法可以测量磁场的磁感应强度，现测得：一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚度为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场，通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用理想电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，此种金属单位体积的自由电荷数为n，则下列判断正确的是()A．上表面电势高B．下表面电势高C．磁感应强度B＝eq\f(nebU,I)D．磁感应强度B＝eq\f(nedU,I)解析：选BC电流方向水平向右，则自由电子的运动方向水平向左，根据左手定则知，电子受到的洛伦兹力向上，电子向上表面偏转，所以下表面电势高，故A错误，B正确。电流的微观表达式为I＝neSv＝nebdv，则n＝eq\f(I,ebdv)，最终电子所受的电场力和洛伦兹力处于平衡，则有eeq\f(U,d)＝evB，所以v＝eq\f(U,Bd)，联立得B＝eq\f(nebU,I)，故C正确，D错误。6.如图所示，电源电动势为E，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R1＞r，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小，闭合开关S后，若照射R3的光照强度减弱，则()A．R1两端的电压变大B．通过R2的电流变大C．电源的输出功率变大D．小灯泡消耗的功率变大解析：选B将光照强度减弱，光敏电阻R3的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故R1两端的电压减小，故A错误；因干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大；则流过R2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由P＝I2Rt可知，小灯泡消耗的功率变小，故B正确，D错误；由于内外电阻关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，故C错误。7.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内()A．升降机可能匀减速下降B．升降机一定匀减速下降C．升降机可能匀加速下降D．升降机一定匀加速下降解析：选C设升降机匀加速下降，则重力mg大于压力N，即压力N变小，压敏电阻阻值变大，R总增大，由I总＝eq\f(E,R总)，知I总变小，知U外＝E－I总r变大，电流表示数变大，升降机也可能匀减速上升，也可能匀加速下降，故A、B、D三项错误，C项正确。8．(多选)如图所示是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析：选AD严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A正确，B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错误；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D正确。9．图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所接收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)。(1)若图乙中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2s，则圆盘的转速为多少？(保留三位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为多少？(保留三位有效数字)解析：(1)由题图乙可知一个周期对应4.4大格，所以T＝4.4×5.00×10－2s＝0.22s故转速n＝eq\f(1,T)≈4.55r/s。(2)由题图乙可知反光时间t＝0.2×5.00×10－2s＝1.00×10－2s由l＝eq\f(2πr,T)·t可得反光涂层长度l＝eq\f(2π×5.10,0.22)×1.00×10－2cm≈1.46cm。答案：(1)4.55r/s(2)1.46cmB组—重应用·体现创新10.(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息，光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光敏电阻自动计数器的基本工作原理是()A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压，计数器就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压，计数器就计数一次解析：选ADR1、R2和电源组成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻R1时，R1的阻值变小，总电流变大，则R2两端获得高电压，因此只有R2两端获得高电压时，信号处理系统才能进行信号处理，故选A、D。11.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压表的示数就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比解析：选B设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx，由闭合电路的欧姆定律得，干路的电流I＝eq\f(E,r＋R0＋R＋Rx)，电压表示数U＝IR0＝eq\f(ER0,r＋R0＋R＋Rx)，而Rxc＝k(定值)，由以上关系式可见U越大，表示c越大，但是c与U不成正比，故B正确。12.(多选)传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用。如图是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C和导电液体与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况，下列判断正确的是()A．电源接通后，电容C减小，反映h减小B．电源接通后，电容C减小，反映h增大C．电源接通再断开后，电压U减小，反映h减小D．电源接通再断开后，电压U减小，反映h增大解析：选AD此电容器的两个极板分别是金属棒与电解液，h增大表示电容器的正对面积增大，所以电容就增大，充电后断开，电荷量Q不变，h减小，C减小，而U＝eq\f(Q,C)，则U增大，故A、D正确，B、C错误。13.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵。某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的，图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直。设导管截面高为a，宽为b，导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿导管向前推进。整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的。(1)假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式；(2)设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数为n，求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速率eq\x\to(v)。解析：(1)由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F